JP7230747B2 - Ferrite core and wire wound coil components - Google Patents
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Description
この発明は、たとえば巻線型コイル部品などにおいて巻線が配置されるべき巻芯部を与えるフェライトコアおよび当該フェライトコアを備える巻線型コイル部品に関するもので、特に、フェライト焼結体からなるフェライトコアの機械的強度および透磁率の向上を図るための改良に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ferrite core that provides a core portion on which windings are arranged in a wire-wound coil component, for example, and a wire-wound coil component provided with the ferrite core. The present invention relates to improvements for improving mechanical strength and magnetic permeability.
たとえば特開2017-204595号公報(特許文献1)には、長さ方向に延びる巻芯部(軸芯部)と、巻芯部の長さ方向の両端に設けられ、長さ方向に直交する高さ方向ならびに長さ方向および高さ方向の双方に直交する幅方向において巻芯部から張り出した鍔部と、を備える、セラミックコアが記載されている。 For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-204595 (Patent Document 1), a winding core portion (axial core portion) extending in the length direction and provided at both ends in the length direction of the winding core portion and orthogonal to the length direction and a collar portion projecting from the winding core portion in a height direction and a width direction orthogonal to both the length direction and the height direction.
特許文献1に記載の技術では、セラミックコアにおけるポアの存在割合自体ではなく、巻芯部におけるポアの存在割合と鍔部におけるポアの存在割合との差に注目している。通常、鍔部におけるポアの存在割合は、巻芯部におけるポアの存在割合より大きくなるが、この差は、好ましくは20%以内であり、より好ましくは15%以内であり、最も好ましくは10%以内であるとされている。 In the technique described in Patent Document 1, attention is paid to the difference between the existence ratio of pores in the core portion and the existence ratio of pores in the collar portion, not the ratio of pores in the ceramic core itself. Generally, the ratio of pores in the collar is larger than the ratio of pores in the winding core, and this difference is preferably within 20%, more preferably within 15%, and most preferably within 10%. It is said to be within
特許文献1の段落0044では、上述のように、鍔部におけるポアの存在割合を巻芯部におけるポアの存在割合により近づけることにより、鍔部における強度の低下を抑制することができる、と記載されている。 In paragraph 0044 of Patent Document 1, it is described that, as described above, by bringing the existence ratio of pores in the flange closer to the ratio of pores in the winding core, it is possible to suppress a decrease in strength in the flange. ing.
特許文献1では、上述したように、巻芯部におけるポアの存在割合と鍔部におけるポアの存在割合との差にのみ注目しており、セラミックコアにおけるポアの存在割合(以下、「ポア率」ということがある。)自体については、具体的な値の明記がない。しかしながら、本件発明者らは、その経験から、セラミックコアのポア率は、通常、2.0%を下回ることはない、と認識している。 As described above, Patent Document 1 focuses only on the difference between the ratio of pores in the winding core and the ratio of pores in the flange, and the ratio of pores in the ceramic core (hereinafter referred to as "pore ratio") There is no specific value specified for itself. However, the inventors of the present invention recognize from their experience that the porosity of the ceramic core usually does not fall below 2.0%.
セラミックコアにおいて、ポア率が高いと、機械的強度が低くなる。たとえば、長さ方向寸法が4.5mm、幅方向寸法が3.2mmというように、これらの寸法が5.0mmを下回るセラミックコアでは、ポア率が2.0%以上であると、機械的強度が低下し、コア形状の設計自由度に制約がかかることが判明した。特に小型化かつ特性の維持の観点から、フェライトコアは小型化が進む一方、フェライトコアに巻回されるワイヤの径は変化せず、フェライトコアに対して相対的に太くなるワイヤを、鍔部より突出させずに巻芯部に巻回しようとすれば、鍔部に対して巻芯部がより細くなるが、このような小型化に限界が生じるおそれがある。ポア率を低くするため、セラミックコアの成形時に付与される圧力を高めることが考えられるが、特に、上述のような長さ方向寸法および幅方向寸法が5.0mmを下回るセラミックコアでは成形時の圧力を高めることも難しい。 In a ceramic core, the higher the porosity, the lower the mechanical strength. For example, in a ceramic core whose length dimension is 4.5 mm and width dimension is 3.2 mm, and whose dimensions are less than 5.0 mm, a porosity of 2.0% or more will improve the mechanical strength. It was found that the degree of freedom in designing the core shape was restricted. In particular, from the viewpoint of miniaturization and maintenance of characteristics, ferrite cores are being miniaturized, but the diameter of the wire wound around the ferrite core does not change. If it is attempted to be wound around the winding core without protruding further, the winding core will be thinner than the collar, and there is a risk that such miniaturization will be limited. In order to reduce the porosity, it is conceivable to increase the pressure applied during molding of the ceramic core. It is also difficult to increase the pressure.
このように、セラミックコアのポア率をたとえば2.0%未満とすることには多大な困難を伴うのが現状である。 As described above, the current situation is that it is very difficult to make the porosity of the ceramic core less than 2.0%.
さらに、セラミックコアがフェライトなどの磁性材料で構成されている場合は、ポア率が高いと透磁率も低下し、当該セラミックコアを用いたコイル部品における特性も低下するという問題に遭遇する。 Furthermore, when the ceramic core is made of a magnetic material such as ferrite, a high porosity results in a decrease in magnetic permeability, resulting in a problem of deterioration in the characteristics of a coil component using the ceramic core.
そこで、この発明の目的は、高い機械的強度および高い透磁率を実現し得るフェライトからなるセラミックコア、すなわちフェライトコアおよび当該フェライトコアを備える巻線型コイル部品を提供しようとすることである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a ceramic core made of ferrite capable of achieving high mechanical strength and high magnetic permeability, that is, a ferrite core, and a wire-wound coil component comprising the ferrite core.
この発明に係るフェライトコアは、長さ方向に延びる巻芯部と、巻芯部の長さ方向の両端に設けられ、長さ方向に直交する高さ方向において巻芯部から張り出した鍔部と、が一体的に形成されたフェライト粉末の加圧成形体の焼結体であるフェライト焼結体そのものからなり、上記高さ方向に測定した寸法について、巻芯部の寸法は鍔部の寸法の0.3倍以上かつ0.6倍以下であり、巻芯部および鍔部の内部には、ポアが存在している。 A ferrite core according to the present invention includes a winding core portion extending in a length direction, and flange portions provided at both ends in the length direction of the winding core portion and protruding from the winding core portion in a height direction perpendicular to the length direction. , is composed of the ferrite sintered body itself , which is a sintered body of a pressure-molded body of ferrite powder integrally formed. It is 0.3 times or more and 0.6 times or less, and pores are present inside the core portion and the collar portion.
このようなフェライトコアにおいて、上述した技術的課題を解決するため、この発明では、巻芯部におけるポアの存在割合が0.05%以上かつ1.00%以下であり、鍔部におけるポアの存在割合は0.05%以上かつ1.20%以下であることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned technical problems in such a ferrite core, in the present invention, the existence ratio of pores in the winding core is 0.05% or more and 1.00% or less, and the number of pores in the flange is The presence ratio is characterized by being 0.05% or more and 1.20% or less .
この発明に係る巻線型コイル部品は、上述したフェライトコアを備えるとともに、巻芯部に配置された巻線を備えることを特徴としている。 A wire-wound coil component according to the present invention is characterized by comprising the above-described ferrite core and windings disposed on a winding core.
この発明によれば、高い機械的強度および高い透磁率を実現し得るフェライトコアおよび当該フェライトコアを備える巻線型コイル部品を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the ferrite core which can implement|achieve high mechanical strength and high magnetic permeability, and the wound coil component provided with the said ferrite core can be obtained.
[第1の実施形態]
図1に示すように、巻線型コイル部品10は、フェライトコア20と、端子電極50と、巻線55とを有している。フェライトコア20は、巻芯部30と、巻芯部30の両端に設けられた1対の鍔部40と、が一体的に形成されたフェライト焼結体からなる。このように、フェライト焼結体そのものがフェライトコア20であるので、以下の説明では、フェライトコアを指すために用いた参照符号「20」を、フェライト焼結体を指すためにも用いることにする。
[First Embodiment]
As shown in FIG. 1 , the wire
ここで、たとえば図1および図2に示すように、1対の鍔部40が並ぶ方向を「長さ方向Ld」と定義し、「長さ方向Ld」に直交する方向のうち図1および図2における上下方向、すなわち、端子電極50の形成方向(実装基板の主面方向)に直交する方向を「高さ方向Td」と定義し、「長さ方向Ld」および「高さ方向Td」のいずれにも直交しかつ端子電極50の形成方向(実装基板の主面方向)に平行な方向を「幅方向Wd」と定義する。
Here, for example, as shown in FIGS. 1 and 2, the direction in which the pair of
巻芯部30は、長さ方向Ldに延びる四角柱状である。巻芯部30の中心軸線は、長さ方向Ldに平行または略平行に延びている。巻芯部30は、高さ方向Tdにおいて互いに逆方向に向きかつ互いに平行に延びる上面31および下面32と、幅方向Wdにおいて互いに逆方向に向きかつ互いに平行に延びる1対の側面33,34とを有している。
The
なお、「四角柱状」には、角部や稜線部が面取りされた四角柱や、角部や稜線部が丸められた四角柱が含まれるものとする。また、上面31および下面32ならびに側面33,34の一部または全部に凹凸などが形成されていてもよい。
Note that the “quadrangular prism shape” includes a quadrangular prism with chamfered corners and edges and a quadrangular prism with rounded corners and edges. In addition, unevenness or the like may be formed on part or all of the
1対の鍔部40は、巻芯部30の長さ方向Ldの両端に設けられている。各鍔部40は、長さ方向Ldに測定した長さ寸法が比較的短い直方体状を有している。各鍔部40は、高さ方向Tdおよび幅方向Wdにおいて巻芯部30から張り出すように形成されている。
A pair of
なお、鍔部40は、高さ方向Tdにおいてのみ巻芯部30から張り出し、幅方向Wdには張り出していなくてもよい。すなわち、鍔部の側面43および44が、巻芯部30の側面33および34と同一面上に位置していてもよい。ただし、前述のように、各鍔部40が高さ方向Tdおよび幅方向Wdにおいて巻芯部30から張り出すように形成されていると、フェライトコア20がより複雑な形状となるため、より破損しやすくなり、よって、機械的強度の向上効果がより意義あるものとなる。
Note that the
各鍔部40は、長さ方向Ldにおいて互いに逆方向に向きかつ互いに平行に延びる1対の端面41,42と、幅方向Wdにおいて互いに逆方向に向きかつ互いに平行に延びる1対の側面43,44と、高さ方向Tdにおいて互いに逆方向に向きかつ互いに平行に延びる上面45および下面46とを有している。上述した一方の端面41には巻芯部30の端部が位置している。各鍔部40の端面41は、内側に向き、他方の鍔部40の端面41と互いに対向しかつ平行に配置されている。他方の端面42は、外側に向いている。
Each
上述した下面46には、図1に示すように、端子電極50が設けられている。端子電極50は、たとえば、コイル部品10が実装基板に実装される際に、回路基板の導電ランドと電気的に接続される。このとき、巻芯部30の長さ方向が実装基板と平行になるため、Q値の高い巻線型コイル部品10を構成できる。
巻線55は、図1に示すように、巻芯部30に巻回されている。巻線55は、たとえば、CuやAg等の導電性金属を導電成分として含む芯線がポリウレタンやポリエステル等の電気絶縁材料により被覆された構造を有している。巻線55の直径は、たとえば20μm程度である。巻線55の両端部は、端子電極50にそれぞれ電気的に接続されている。
The
このようなフェライトコア20およびフェライトコア20を備えるコイル部品10を製造するため、たとえば、以下のような工程が実施される。
In order to manufacture such
まず、フェライト粉末が用意され、フェライト粉末が加圧成形されることによって、フェライト粉末を含む成形体が作製される。この成形工程では、たとえば、図3ないし図5に示すような粉体成形装置60が用いられる。なお、粉体成形装置60は、前述した特許文献1において詳細に説明されている。
First, ferrite powder is prepared, and the ferrite powder is pressure-molded to produce a compact containing the ferrite powder. In this molding process, for example, a
図3に示すように、粉体成形装置60は、ダイ61と、下パンチアセンブリ70と、上パンチアセンブリ80と、フィーダ90とを有している。
As shown in FIG. 3, the
ダイ61には、高さ方向Tdに貫通するキャビティ62が形成されている。図4に示すように、キャビティ62の開口は、高さ方向Tdから見たときに、図2に示したフェライトコア20の平面形状と略同じH形状を有している。すなわち、キャビティ62は、図2に示した1対の鍔部40に対応する1対の第1キャビティ部62Aと、巻芯部30に対応する第2キャビティ部62Bとを有している。このとき、キャビティ62では、第2キャビティ部62Bの幅方向Wdに測定した幅寸法w1は、たとえば、第1キャビティ部62Aの幅方向Wdに測定した幅寸法W1の0.3倍以上かつ0.6倍以下となるように設定されている。
The
図3に示すように、下パンチアセンブリ70は、鍔部成形用の第1下パンチ71と、巻芯部成形用の第2下パンチ72とに分割された構造を有している。第1下パンチ71および第2下パンチ72は、それぞれ、第1駆動源73および第2駆動源74によって下降および上昇される。したがって、第1下パンチ71および第2下パンチ72は、互いに独立して下降および上昇され得る。
As shown in FIG. 3, the
上パンチアセンブリ80は、鍔部成形用の第1上パンチ81と、巻芯部成形用の第2上パンチ82とに分割された構造を有している。第1上パンチ81および第2上パンチ82は、それぞれ、第1駆動源83および第2駆動源84によって下降および上昇される。したがって、第1上パンチ81および第2上パンチ82は、互いに独立して下降および上昇され得る。なお、駆動源73、74、83および84としては、たとえば、サーボモータを用いることができる。
The
フェライト粉末95を格納し、これをキャビティ62に供給するためのフィーダ90は、箱状を有している。フィーダ90は、ダイ61の上面に接触しながら図3による左右方向(長さ方向Ld)に移動可能に設けられている。
A
粉体成形装置60は、多軸プレス方式(多段プレス方式)の粉体成形装置であり、たとえば、ダイ61が固定されながら、パンチ71,72,81,82が各々独立して駆動される。粉体成形装置60によって、以下の工程が実施される。
The
まず、キャビティ62の上方にフィーダ90が移動され、フィーダ90の開口部からフェライト粉末95がキャビティ62内に供給されるとともに、下パンチアセンブリ70がダイ61に対して所定量下降される。これにより、最終的な所望の充填量よりも過剰なフェライト粉末95がキャビティ62に充填される。
First, the
続いて、下パンチアセンブリ70がダイ61に対して上昇され、過剰なフェライト粉末95がフィーダ90内に押し戻され、キャビティ62内にフェライト粉末95が密に充填される。
Subsequently, the
次に、フィーダ90が図3に示した位置に戻される。この際に、フィーダ90の側壁等によって、キャビティ62からはみ出たフェライト粉末95がすり切られる。
続いて、上パンチアセンブリ80が下方に移動され、キャビティ62内に進入される。このとき、フェライト粉末95のはみ出しを防止するために、上パンチアセンブリ80をキャビティ62に進入させる前に、下パンチアセンブリ70を、図5に示した位置まで、ダイ61に対して下方に移動される。
The
次いで、図5に示すように、下パンチアセンブリ70と上パンチアセンブリ80とダイ61とに囲まれた閉空間に充填されたフェライト粉末95が、第1および第2下パンチ71,72と第1および第2上パンチ81,82とが互いに近づくように移動されることによって、下パンチアセンブリ70と上パンチアセンブリ80とで加圧され、成形体20Aが成形される。
Next, as shown in FIG. 5, the closed space surrounded by the
このとき、粉体成形装置60では、パンチ71,72,81,82の各々が独立して駆動されることができるため、パンチ71,72,81,82の各々のダイ61に対する移動量を個別に制御することができる。これにより、成形体20Aにおける巻芯部30および鍔部40の各々についての加圧力、すなわち圧縮度合を自由に調整することができる。
At this time, since each of the
そのため、パンチ71,72,81,82の各々の移動量を制御することで、鍔部40の加圧方向に沿った寸法T1に対する、巻芯部30の加圧方向に沿った寸法t1の比t1/T1が、たとえば0.3≦t1/T1≦0.6となるように調整することが容易である。また、パンチ71,72,81,82の各々の移動量を制御することで、鍔部40での圧縮度合と巻芯部30での圧縮度合とが互いに等しくなるようにすることも容易である。
Therefore, by controlling the amount of movement of each of the
その後、下パンチアセンブリ70および上パンチアセンブリ80がダイ61に対して上方に移動されることによって、成形体20Aがダイ61の外へ持ち出される。そして、下パンチアセンブリ70と上パンチアセンブリ80とが互いに離隔されることにより、成形体20Aが取り出される。
After that, the
次に、成形体20Aが焼成炉で焼成される。この焼成により、フェライト焼結体20が得られる。続いて、フェライト焼結体20がバレル内に投入され研磨材により研磨される。このバレル研磨により、フェライト焼結体20からバリが除去され、フェライト焼結体20の外表面(特に、角部や稜線部)に曲面状の丸みがもたらされる。
Next, the compact 20A is fired in a firing furnace. By this firing, the ferrite sintered
続いて、上記フェライト焼結体からなるフェライトコア20の鍔部40の下面46に端子電極50が形成される。たとえば、鍔部40の下面46にAg等を導電成分として含む導電性ペーストが塗布され、次いで、焼付け処理が施されることによって下地金属層が形成される。その後、電気めっき法により、下地金属層の上にニッケル(Ni)めっき膜と錫(Sn)めっき膜とが順次形成されることにより、端子電極50が形成される。なお、端子電極50は、金属板を加工したものを含む構成とされてもよい。
Subsequently, the
次いで、フェライトコア20の巻芯部30に巻線55が巻回されるとともに、巻線55の端部が端子電極50に熱圧着等の公知の手法によって接合される。このようにして、コイル部品1が完成される。
Next, the winding 55 is wound around the winding
フェライト焼結体20は、たとえば、Ni-Cu-Zn系フェライト、Ni-Zn系フェライト、Cu-Zn-Mg系フェライト、Cu-Zn系フェライト、Mn-Mg-Zn系フェライト、Mn-Zn系フェライトなど、要求される特性に応じて任意のフェライト材料から構成され得る。
The ferrite sintered
フェライト焼結体からなるフェライトコア20の内部、すなわち、巻芯部30および鍔部40の各々の内部には、ポアが存在している。この発明では、巻芯部30におけるポア率は0.05%以上かつ1.00%以下であることを特徴としている。ポア率は、以下のようにして求めたものである。
Pores are present inside the
イオンミリング装置(日立ハイテクノロジーズ社製:IM4000)を用いて、評価対象のフェライトコア20を研磨処理し、評価箇所である巻芯部30のほぼ中央部の断面を露出させた。続いて、走査型電子顕微鏡(日立ハイテクノロジーズ社製:S-4800)を用いて、上記露出させた断面を、2次電子線を用い、加速電圧1kV、測定時間20秒、倍率1000倍、画像ピクセル1260×880の条件において、1視野あたり95μm×126μmの範囲で6箇所撮影した。次いで、画像解析ソフトウェア(旭化成エンジニアリング社製:A像君)を使用して、撮影した画像のポアを粒子抽出し、これを2値化処理してポアの総面積を求め、ポアの総面積からポア面積率を計算した。このポア面積率をもって、ポア率とした。
Using an ion milling device (Hitachi High-Technologies Corporation: IM4000), the
なお、2値化処理については、具体的には以下のようにした。まず、撮影した画像の各ピクセルの濃淡(光の強さ)を有理数で算出し、さらに当該有理数を0(濃)から255(淡)までの256段階(8ビット)に変換し、これを濃淡値とする。次に、各画像の濃淡値とその度数(ピクセル数)をヒストグラムで示す。この際、濃淡値のD50が75-125とならない画像は解析画像としては棄却する。さらに、当該画像の濃淡値の「D90-D10」を濃淡値の広がり値とし、この広がり値が20-35とならない画像も解析画像としては棄却する。なお、濃淡値のD50が75-125となる画像かつ広がり値が20-35となる画像が6箇所以上撮影できない場合は撮影条件を見直す。 Note that the binarization process was specifically performed as follows. First, the gradation (light intensity) of each pixel in the photographed image is calculated as a rational number, and the rational number is converted into 256 levels (8 bits) from 0 (dark) to 255 (light), and the gradation is converted into value. Next, the grayscale value and its frequency (the number of pixels) of each image are shown in a histogram. At this time, an image whose density value D50 is not 75-125 is rejected as an analysis image. Furthermore, the grayscale value "D90-D10" of the image is set as the grayscale value spread value, and the image whose spread value is not 20-35 is also rejected as the analysis image. If it is not possible to capture six or more images with a density value D50 of 75-125 and a spread value of 20-35, the shooting conditions are reviewed.
以上のように選定された解析画像について、前述のヒストグラムにおいて、度数(ピクセル数)の濃淡値0からの積み上げ曲線を算出し、当該積み上げ曲線に対し、第1近似直線、第2近似直線を次のように引く。 For the analysis image selected as described above, in the above-mentioned histogram, an accumulated curve is calculated from the density value 0 of the frequency (number of pixels), and the first approximate straight line and the second approximate straight line are calculated as follows for the accumulated curve. pull like
第1近似直線:積み上げ曲線のD30に相当する点と、D40に相当する点を結ぶ直線。 First approximation straight line: A straight line connecting a point corresponding to D30 and a point corresponding to D40 on the accumulated curve.
第2近似直線:積み上げ曲線のD10に相当する点から濃淡値を-30した濃淡値に対応する積み上げ曲線上の点と、積み上げ曲線のD10に相当する点から濃淡値を-40した濃淡値に対応する積み上げ曲線上の点とを結ぶ直線。 Second approximation line: A point on the accumulated curve corresponding to the gray value obtained by subtracting -30 from the point corresponding to D10 on the accumulated curve, and a gray value obtained by subtracting -40 from the point corresponding to D10 on the accumulated curve. A straight line connecting the corresponding points on the stacked curve.
そして、第1近似直線と第2近似直線の2等分線と、積み上げ曲線とが交わる点における濃淡値を、2値化処理のしきい値とする。すなわち当該しきい値となる濃淡値以下の濃淡値のピクセルをポアと判定し、ピクセル数を基準にポア面積率を算出し、これをポア率とする。 Then, the gradation value at the point where the bisector of the first approximate straight line and the second approximate straight line and the accumulated curve intersect is set as the threshold value for the binarization process. That is, pixels with grayscale values equal to or lower than the threshold value are determined to be pores, and the pore area ratio is calculated based on the number of pixels, and this is taken as the pore ratio.
ポア率は、1.00%以下である場合は、フェライトコア形状の設計自由度と機械的強度との両立を図ることができ、0.70%以下であれば、細い巻芯部形状となった場合でも製造工程での巻芯部の付け根が折れることを劇的に改善でき、0.50%以下であれば、厳しい信頼性試験条件を満足できる。よって、巻芯部30におけるポア率は、前述したように、1.00%以下にされるが、さらに低くして、より好ましくは、0.70%以下とされ、最も好ましくは、0.50%以下とされる。
When the porosity is 1.00% or less, it is possible to achieve both freedom in designing the shape of the ferrite core and mechanical strength. Even if the content is 0.50% or less, severe reliability test conditions can be satisfied. Therefore, the porosity of the winding
図8には、実際に作製された、いくつかのフェライト焼結体の断面のSEM撮影像が示されている。図8(A)~(D)に示すフェライト焼結体を作製して、各々のポア率を測定したところ、(A)のフェライト焼結体はポア率0.1%であり、(B)のフェライト焼結体はポア率0.4%であり、(C)のフェライト焼結体はポア率2.4%であり、(D)のフェライト焼結体はポア率3.0%であった。図8(A)~(D)において、黒く映っている斑点がポアである。 FIG. 8 shows cross-sectional SEM images of several actually manufactured ferrite sintered bodies. When the ferrite sintered bodies shown in FIGS. 8A to 8D were produced and the porosity of each was measured, the ferrite sintered body of (A) had a porosity of 0.1%, and (B) The ferrite sintered body of has a porosity of 0.4%, the ferrite sintered body of (C) has a porosity of 2.4%, and the ferrite sintered body of (D) has a porosity of 3.0%. rice field. In FIGS. 8A to 8D, black spots are pores.
図8(A)~(D)の間で比較すればわかるように、ポアは(D)において最も大きくかつ最も多く、(D)、(C)、(B)、(A)の順で、より小さくかつより少なくなっていて、(A)において最も小さくかつ最も少なくなっている。 As can be seen by comparing between FIGS. 8 (A) to (D), the pores are the largest and most abundant in (D), and in the order of (D), (C), (B), and (A), Smaller and fewer, being smallest and least in (A).
また、縦7.0mm×横27.5mm×厚み1mmの板状のフェライト焼結体について、3点曲げ強度を測定したところ、ポア率が2.5%以上である従来品に相当するフェライト焼結体に比べて、
(1)ポア率が0.70%を超えかつ1.00%以下のフェライト焼結体では、15%の強度向上が確認され、
(2)ポア率が0.50%を超えかつ0.70%以下のフェライト焼結体では、39%の強度向上が確認され、
(3)ポア率が0.05%を超えかつ0.50%以下のフェライト焼結体では、82%の強度向上が確認された。
In addition, when the 3-point bending strength was measured for a plate-shaped ferrite sintered body of length 7.0 mm × width 27.5 mm × thickness 1 mm, the ferrite sintered body with a porosity of 2.5% or more and equivalent to the conventional product Compared to the body
(1) A ferrite sintered body with a porosity of more than 0.70% and less than or equal to 1.00% was confirmed to have a strength improvement of 15%,
(2) A ferrite sintered body with a porosity of more than 0.50% and less than or equal to 0.70% was confirmed to have a strength improvement of 39%,
(3) A ferrite sintered body with a porosity of more than 0.05% and less than or equal to 0.50% was confirmed to have improved strength by 82%.
なお、ポア率が0.05%以下のフェライト焼結体では、上記(3)の場合を超える強度向上効果は確認されなかった。これは、破壊起点が、フェライト焼結体の内部のポアから表面のポアに変化したためであると推測される。したがって、ポア率を0.05%以下にあえてする必要はなく、0.05%を超える値であれば十分であると言える。 In the case of ferrite sintered bodies having a porosity of 0.05% or less, no strength improvement effect exceeding the above case (3) was confirmed. It is presumed that this is because the fracture starting point changed from the internal pore of the ferrite sintered body to the surface pore. Therefore, it is not necessary to set the porosity to 0.05% or less, and it can be said that a value exceeding 0.05% is sufficient.
フェライトコア20の強度向上のためには、巻芯部30での強度向上だけでなく、鍔部40での強度向上をも図ることが好ましい。鍔部40は、巻芯部30に比べ、粉末成形上、ポア率を低減することが難しい一方、強度や特性に対するポア率の影響が巻芯部30より低いため、巻芯部30よりも若干高めに設定することが実用上好ましい。したがって、鍔部40におけるポア率は、巻芯部30におけるポア率より0.20%程度高いことが好ましい。より具体的には、鍔部40におけるポア率は、0.05%以上かつ1.20%以下であることが好ましく、0.84%以下であることがより好ましく、0.60%以下であることが最も好ましい。
In order to improve the strength of the
鍔部40でのポア率の測定は、評価箇所を鍔部40のほぼ中央部の断面とした以外、前述した巻芯部30でのポア率の測定と同様の方法により行なうことができる。
The measurement of the porosity of the
上述したようなポア率、より具体的には、前述の図8(A)~(D)に示したようなポア率は、フェライト焼結体20を得るため、一例として、以下のような焼成プロファイルを採用したとき、実現できることが確認された。
In order to obtain the ferrite sintered
(1)600℃から1200℃までを25時間かけて昇温し、その後600℃まで25時間かけて降温する、焼成プロファイルを採用したとき、巻芯部30のポア率が0.05%以上かつ1.00%以下となり、鍔部40のポア率が0.05%以上かつ1.20%以下となった。
(1) When a firing profile is adopted in which the temperature is increased from 600°C to 1200°C over 25 hours and then decreased to 600°C over 25 hours, the porosity of the winding
(2)600℃から1200℃までを80時間かけて昇温し、その後600℃まで80時間かけて降温する、焼成プロファイルを採用したとき、巻芯部30のポア率が0.05%以上かつ0.70%以下となり、鍔部40のポア率が0.05%以上かつ0.84%以下となった。
(2) When adopting a firing profile in which the temperature is increased from 600°C to 1200°C over 80 hours and then decreased to 600°C over 80 hours, the
(3)600℃から1200℃までを210時間かけて昇温し、その後600℃まで210時間かけて降温する、焼成プロファイルを採用したとき、巻芯部30のポア率が0.05%以上かつ0.50%以下となり、鍔部40のポア率が0.05%以上かつ0.60%以下となった。
(3) When adopting a firing profile in which the temperature is increased from 600°C to 1200°C over 210 hours and then decreased to 600°C over 210 hours, the
このように、600℃から1200℃までの昇温過程に、25時間、80時間または210時間というような極めて長い時間をかけると、焼結が完了するまでの時間が長くなり、ポアを形成する空気を排出するための時間を十分に取ることができ、そのため、ポア率を低くすることができたものと推測される。前述したポア率が2.5%以上である従来品に相当するフェライト焼結体は、600℃から1200℃まで、4℃/分の速度で昇温して得られたものである。 In this way, if the process of raising the temperature from 600° C. to 1200° C. takes a very long time such as 25 hours, 80 hours or 210 hours, the time until sintering is completed becomes long, and pores are formed. It is presumed that sufficient time could be taken for the air to be expelled, and therefore the porosity could be lowered. The ferrite sintered body corresponding to the conventional product having a porosity of 2.5% or more was obtained by raising the temperature from 600° C. to 1200° C. at a rate of 4° C./min.
なお、上記焼成プロファイルによるポア率の制御はあくまで一例であり、他の方法で所望のポア率を設定しても、同じ効果が得られる。したがって、巻芯部30におけるポア率が1.00%以下であるフェライトコア20は、上述した焼成プロファイルを採用する以外の方法によって実現するようにしてもよい。
The control of the porosity by the firing profile is merely an example, and the same effect can be obtained by setting the desired porosity by another method. Therefore, the
巻芯部30におけるポア率が1.00%以下であるフェライトコア20を構成するフェライト焼結体は、5.2g/cm3以上かつ5.4g/cm3以下というような高い密度を示した。このように、5.2g/cm3以上かつ5.4g/cm3以下という密度にすることにより、ポア率を1.00%以下に低減する効果が劇的に発揮される、なお、密度はアルキメデス法を用いて求めればよい。
The ferrite sintered body constituting the
図2を参照して、フェライトコア、すなわちフェライト焼結体20の長さ方向Ldに測定した長さ寸法Lは、好ましくは、0.2mm以上かつ6.0mm以下である。このような比較的小さい寸法を有するフェライトコア20は、機械的強度が低くなりがちであり、そのため、ポア率を低くして機械的強度の向上を図ることに意義がある。
Referring to FIG. 2, the length dimension L of the ferrite core, that is, the ferrite sintered
また、フェライト焼結体20の幅方向Wdに測定した寸法について、巻芯部30の寸法wは、好ましくは、鍔部40の寸法Wの0.3倍以上かつ0.6倍以下である。同様に、フェライト焼結体20の高さ方向Tdに測定した寸法について、巻芯部30の寸法tは、好ましくは、鍔部40の寸法Tの0.3倍以上かつ0.6倍以下である。このような寸法関係に選ばれると、巻芯部30と鍔部40との間で、高さ方向Ldおよび幅方向Wdでの段差を大きくできるため、巻芯部30のまわりで巻線55を配置できる領域を広く確保することができる。
Regarding the dimension measured in the width direction Wd of the ferrite sintered
[第2の実施形態]
図6を参照して、フェライトコア21は上下非対称形状であり、フェライトコア21の巻芯部30は、鍔部40の高さ方向Tdの中心C1からずれた位置に設けられている。より具体的には、巻芯部30の高さ方向Tdの中心C2は、鍔部40の高さ方向Tdの中心C1より上方へずれた位置に設けられている。巻芯部30の中心C2と鍔部40の中心C1とのずれ量Bは、たとえば、0.01~0.025mm程度とすることができる。
[Second embodiment]
Referring to FIG. 6,
この実施形態によれば、端子電極50(図1参照)は、鍔部40の下面46に形成される。すなわち、端子電極50は、中心C1に対して巻芯部30が片寄った側とは反対側に配置された下面46に形成される。このため、巻芯部30の中心C2と鍔部40の中心C1とが一致する場合に比べて、巻芯部30と端子電極50との離間距離を広くすることができる。これにより、端子電極50の形成領域を広く確保できる。また、巻芯部30に巻回された巻線55(図1参照)と端子電極50との離間距離を広くすることができる。このため、巻芯部30に巻回された巻線55と端子電極50との間でショート不良を発生しにくくすることができる。さらに、たとえばコイル部品を回路基板に実装したときに、巻芯部30に巻回された巻線55を、回路基板上の回路パターンから遠ざけることができる。これにより、コイル部品の巻線55によって上記回路パターンに渦電流を生じにくくすることができ、渦電流損の増加によるQ値の低下を抑制することができる。
According to this embodiment, the terminal electrode 50 (see FIG. 1) is formed on the
また、フェライトコア21を上下非対称形状にすると、粉末プレス成形時の圧力のコントロールが難しく、巻芯部30が折れやすいため、この発明のポア率低減による強度向上の効果がより意義あるものとなる。
In addition, if the
このフェライトコア21は、第1実施形態の製造方法と実質的に同様の製造方法により製造することができる。
This
[第3の実施形態]
図7を参照して、フェライトコア22の巻芯部30は、その長さ方向Ldと直交する断面形状が楕円状または略楕円状であり、断面の長径方向が幅方向Wdに向いている本体部35と、本体部35の幅方向Wdの両端部から外方に突出するリブ36とを有している。リブ36は、製造工程におけるパンチの破損を防止するために設けられている。
[Third Embodiment]
Referring to FIG. 7, the winding
このフェライトコア22では、長さ方向Ldに直交する巻芯部30の断面が楕円状または略楕円状に形成されているため、巻芯部30に巻線55(図1参照)を巻回しやすく、巻線55を巻回したときに巻線55の断線を生じにくくすることができる。
In the
なお、巻芯部30の断面が単純な円形である場合、これを粉末プレス成形で得ることは非常に難しい。しかし、この実施形態のように、巻芯部30にリブ36を設けるようにすれば、ポア率低減をより実現しやすくなる。
If the cross section of the winding
この実施形態において、鍔部40の高さ寸法Tに対する、巻芯部30の高さ方向Tdに沿った最大寸法tの比t/Tは、0.3≦t/T≦0.6であることが好ましく、また、鍔部40の幅寸法Wに対する、巻芯部30の幅方向Wdに沿った最大寸法wの比w/Wは、0.3≦w/W≦0.6であることが好ましい。
In this embodiment, the ratio t/T of the maximum dimension t along the height direction Td of the
このフェライトコア22は、第1実施形態の製造方法と実質的に同様の製造方法により製造することができる。
This
以上、この発明を図示した実施形態に関連して説明したが、この発明の範囲内において、その他種々の実施形態が可能である。 Although the present invention has been described in relation to the illustrated embodiments, various other embodiments are possible within the scope of the present invention.
たとえば、上述した実施形態は、1本のワイヤを備えるコイル部品に備えるフェライトコアに関するものであったが、たとえばコモンモードチョークコイルを構成するコイル部品またはトランスを構成するコイル部品のように、複数本のワイヤを備えるコイル部品に備えるフェライトコアに対しても、この発明を適用することができる。また、コイル部品以外の巻線型電子部品(たとえば、アンテナ)に備えるフェライトコアに対しても、この発明を適用することができる。 For example, the above-described embodiments relate to a ferrite core provided in a coil component having a single wire, but for example, a coil component that configures a common mode choke coil or a coil component that configures a transformer may include a plurality of wires. The present invention can also be applied to a ferrite core provided in a coil component having a wire of . The present invention can also be applied to ferrite cores provided in wire-wound electronic components (for example, antennas) other than coil components.
また、コイル部品を構成する場合、フェライトコアに備える1対の鍔部間を連結する板状コアをさらに備えていてもよい。この構成によれば、磁束が周回する閉磁路を構成することができる。また、1対の鍔部の上面間をつなぐように、樹脂でコーティングされていてもよい。 Moreover, when configuring a coil component, a plate-like core may be further provided for connecting between a pair of flange portions provided on the ferrite core. According to this configuration, a closed magnetic circuit in which the magnetic flux circulates can be configured. Also, a resin coating may be applied to connect the upper surfaces of the pair of flanges.
また、図示したフェライトコアは、横巻きタイプのコイル部品に適用されるものであったが、縦巻きタイプのコイル部品に適用されるフェライトコアに対しても、この発明を適用することができる。 Further, the illustrated ferrite core is applied to a horizontal winding type coil component, but the present invention can also be applied to a ferrite core applied to a vertical winding type coil component.
また、この発明は、上述した異なる実施形態間において、構成を部分的に置換したり、組み合わせたりしたものにも及ぶ。 The present invention also extends to partial permutations and combinations of configurations between the different embodiments described above.
10 コイル部品
20,21,22 フェライトコア(フェライト焼結体)
30 巻芯部
40 鍔部
10
30 winding
Claims (12)
前記高さ方向に測定した寸法について、前記巻芯部の寸法は前記鍔部の寸法の0.3倍以上かつ0.6倍以下であり、
前記巻芯部および前記鍔部の内部には、ポアが存在し、
前記巻芯部における前記ポアの存在割合は0.05%以上かつ1.00%以下であり、
前記鍔部における前記ポアの存在割合は0.05%以上かつ1.20%以下である、
フェライトコア。 A winding core extending in the length direction and flanges provided at both ends of the winding core in the length direction and protruding from the winding core in a height direction orthogonal to the length direction are integrally formed. It consists of a ferrite sintered body itself , which is a sintered body of a pressure-molded body of ferrite powder formed in
Regarding the dimension measured in the height direction, the dimension of the winding core is 0.3 times or more and 0.6 times or less than the dimension of the collar,
Pores are present inside the winding core portion and the flange portion,
The existence ratio of the pores in the winding core is 0.05% or more and 1.00% or less,
The existence ratio of the pores in the collar is 0.05% or more and 1.20% or less,
Ferrite core.
前記巻芯部に配置された巻線と、
を備え、
前記巻線の両端が前記端子電極に電気的に接続されている、
巻線型コイル部品。 a ferrite core according to claim 10;
a winding arranged on the winding core;
with
Both ends of the winding are electrically connected to the terminal electrodes,
Wound coil parts.
Priority Applications (4)
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---|---|---|---|
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